RB保護在電廠中的運用

張 恒，李志剛,唐宜強

（1.神華河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 061113；2.山東魯能控制工程有限公司，山東 濟南 250021；3.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204）

0 引言

RB是英文Runback的縮寫，RB保護即鍋爐快速減負荷保護。當機組在某個較高的負荷水平上運行時，由于機組的主要輔機（送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、爐水泵、磨煤機和給水泵等）故障，部分退出運行時，機組不能繼續(xù)維持原來的負荷水平，此時，為了能使機組繼續(xù)穩(wěn)定運行，應(yīng)該主動、快速降低負荷指令。當鍋爐指令降到輔機允許的最大出力或RB動作一定時間后，自動結(jié)束RB。在降負荷過程中，要求機組的主要運行參數(shù)能自動在安全范圍內(nèi)變化，而不會引起機組保護動作。

1 RB邏輯分析

鍋爐是SG2028/17.5-M909亞臨界、一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐。鍋爐采用四角切圓燃燒方式，主要輔機包括：6臺HP-983型直吹式中速磨煤機，3臺爐水循環(huán)泵，2臺引風(fēng)機，兩臺送風(fēng)機，2臺一次風(fēng)機，2臺空預(yù)器，2臺汽泵，1臺可帶30%鍋爐額度負荷的電泵。汽輪機為N600-16.7/537/537四缸四排汽、單軸、凝汽式、中間再熱汽輪機。主控DCS采用西門子的TXP控制系統(tǒng)。

1.1 RB邏輯

1.1.1 RB激活回路

設(shè)計給煤機RB（也稱磨煤機RB、制粉系統(tǒng)RB）、送風(fēng)機RB、引風(fēng)機 RB、一次風(fēng)機 RB、爐水循環(huán)泵RB、空預(yù)器RB、給水泵RB（包括汽動給水泵RB、電動給水泵RB）共7種RB形式。當機組負荷指令大于360 MW，機組燃料主控投入自動的情況下，當前運行輔機最大允許出力小于當前負荷指令時，觸發(fā)RB。

1.1.2 最大允許出力計算回路

最大允許出力計算回路用于計算當前運行各輔機的最大出力，并相互間比較取小，從而確定降負荷的目標值。表1為各單個輔機的最大出力值，即最大帶負荷百分數(shù)。給煤機投入自動時，出力值按20.83%計算，不投自動時，按實際出力折算成負荷百分數(shù)計算；電泵平時處于備用狀態(tài)，只在汽泵故障時啟動，由于啟動后不能迅速達到滿出力，因此在RB時按20%出力值計算；除給煤機（磨煤機）外的其它輔機只要運行，無論投自動與否，均按表中數(shù)值計算。

表1 單個輔機的最大出力值

表中數(shù)據(jù)可以看出：在額度負荷600 MW時，至少需5臺給煤機、兩臺引風(fēng)機、兩臺送風(fēng)機、兩臺一次風(fēng)機、兩臺爐水泵、兩臺空預(yù)器、兩臺汽動給水泵運行。

1）如果引風(fēng)機、送風(fēng)機、一次風(fēng)機、空預(yù)器、汽動給水泵均2臺在運行，其中的1臺發(fā)生故障跳閘，剩余的1臺最大可帶330 MW（600 MW×55%）負荷，所以這些設(shè)備發(fā)生RB的目標值為330 MW。

2）如果爐水循環(huán)泵3臺在運行，其中1臺跳閘，剩余兩臺可帶負荷600 MW×55%×2=660 MW，仍能滿足帶600 MW負荷，將不會觸發(fā)RB；如果爐水循環(huán)泵3臺中兩臺跳閘，剩余的1臺可帶330 MW（600 MW×55%）負荷，將會觸發(fā) RB，RB 的目標值為330 MW。

3）如果在機組運行中5臺磨煤機中有1臺跳閘，剩余4臺磨煤機可帶負荷499.92 MW（600 MW×20.83%×4）， 將會觸發(fā) RB，RB 的目標值為499.92MW。如果2臺磨煤機跳閘，剩余3臺磨煤機運行可帶 374.94 MW（600 MW×20.83%×3），依此類推。

以上是單類輔機所能帶的負荷，如果是多種輔機故障，如500 MW時，由于一次風(fēng)機跳閘后一次風(fēng)流量低導(dǎo)致磨煤機同時發(fā)生跳閘，還剩余1臺一次風(fēng)機和2臺磨煤機運行，此時，機組RB后降負荷目標值是600 MW×55%×1=330 MW和600 MW×20.83%×2=249.96 MW中取小，即249.96 MW。所以在RB中，輔機最大允許出力計算回路結(jié)果是就是所余輔機的最大出力相互比較后取小。

1.1.3 RB速率限制回路

在機組在協(xié)調(diào)狀態(tài)下運行時，機組負荷指令的變化受所設(shè)變化速率的影響（變化速率為運行人員手動設(shè)定，一般在0～9 MW左右）。當機組發(fā)生RB動作時，機組負荷指令不應(yīng)受運行人員所設(shè)變化速率的制約，要以較大的速率迅速到達目標值。機組在降負荷過程中將會對主汽壓力、主汽溫度、汽包水位等造成影響，如何控制降負荷速度使這些主要參數(shù)變化在安全可控范圍內(nèi)，是RB保護能否起到保護機組安全的根本。本廠送風(fēng)機、引風(fēng)機、給煤機、爐水循環(huán)泵、一次風(fēng)機、空預(yù)器、給水泵RB動作后的降負荷速率設(shè)置為50%×600 MW/min。經(jīng)過動態(tài)試驗以及實際案例證明，RB發(fā)生后降負荷速率是與機組特性匹配的。

RB邏輯示意圖1所示。

1.2 RB觸發(fā)后機組動作情況

RB觸發(fā)后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有下列動作：

1）機組在協(xié)調(diào)方式發(fā)生RB后，機組運行于汽機跟隨方式（TF），主汽壓力采用滑壓控制方式。

圖1 RB邏輯示意圖

2）汽機主控在手動的情況下發(fā)生RB時，DEH將不接受自動降負荷指令，只能由運行人員手動降負荷。

3）鍋爐主控切手動，燃料主控切手動，所有給煤量控制切手動，過熱、再熱減溫水調(diào)門保護關(guān)閉，切手動。

4）除給煤機外的其它輔機RB時，給煤機從上層往下層依次跳閘，剩余三臺運行。

5）在汽泵運行，電泵熱備用時，要求電泵勺管在60%位置。發(fā)生汽泵RB后，另一臺汽泵自動加轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速，電泵以60%的速度聯(lián)啟，由運行人員控制電泵上水量。

機組在RB觸發(fā)后，盡量不人為干預(yù)，在RB經(jīng)過60 s自動復(fù)位后，再進行人為調(diào)整，在RB動態(tài)試驗中，RB動作后120 s內(nèi)，不進行人為干預(yù)，效果很好。如果RB動作后，工況惡劣，運行人員可以手動復(fù)位RB，然后進行調(diào)整。

1.3 RB邏輯存在的問題

在機組運行過程中發(fā)現(xiàn)，RB邏輯對大部分輔機跳閘都能很好的處理，但對制粉系統(tǒng)堵煤工況的處理則存在一定的難度。

工況一：如圖2所示，負荷在606 MW，1～4號、6號給煤機均在自動方式運行，6號給煤機發(fā)生堵煤，煤量由49.7 t/h突降到1.4 t/h，總煤量由247.1 t/h突降到203.9 t/h。6號給煤機未解除自動時，6號給煤機出力按20.83%計算，給煤機總出力為：5×20.83%×600=624.6 MW，未觸發(fā)RB；6號給煤機人為解除自動后，6號給煤機出力按實際煤量計算，幾乎為零，給煤機總出力為：4×20.83%×600=500 MW<606 MW，觸發(fā)RB，機組由CCS方式切換到TF方式，所有給煤機切為手動方式運行，機組以500 MW為目標值快速降負荷。

工況二：如圖3所示，負荷在590 MW時，1～5號給煤機運行，1號、3～5號給煤機自動，2號給煤機手動。2號給煤機發(fā)生堵煤，煤量由43.1 t/h突降到2.6 t/h，總煤量由240.3 t/h突降到204.6 t/h，2號給煤機出力幾乎為零，此時給煤機的總出力約為：4×20.83%×600=500 MW<590 MW，觸發(fā) RB，機組由CCS方式切換到TF方式，所有給煤機切為手動方式運行，機組以500 MW為目標值快速降負荷。在RB動作后10 s之內(nèi)，2號給煤機入口堵煤現(xiàn)象消失，又有了41.1 t/h的煤量，導(dǎo)致鍋爐出力大于汽機出力，造成主汽壓力從16.5 MPa升高到18.0 MPa，系統(tǒng)超壓，同時，機組負荷發(fā)生了502.8～631.2 MW的波動。

由曲線可知，給煤機堵煤時，給煤量會突然下降，而熱風(fēng)下降緩慢，RB動作后由于風(fēng)煤比失調(diào)，磨煤機入口溫度急劇升高，極易產(chǎn)生制粉系統(tǒng)爆炸的隱患，所以在此情況下要及時投入磨煤機消防蒸汽，并手動全開磨煤機冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，在磨煤機冷風(fēng)調(diào)節(jié)門全開后，再手動關(guān)閉磨煤機熱風(fēng)調(diào)節(jié)門（實踐證明，磨煤機冷風(fēng)調(diào)節(jié)門全開時風(fēng)量在70 t/h以上，不會觸發(fā)磨煤機風(fēng)量低于58 t/h跳閘的保護條件）。若磨煤機出口溫度四個點均值達到110℃，保護跳磨條件拒動時，手動停運該磨煤機，以防止制粉系統(tǒng)爆炸。同時為了避免給煤機堵煤RB發(fā)生后壓力突升導(dǎo)致主汽超壓，目前的做法是：

圖2 給煤機在自動位時發(fā)生堵煤

圖3 給煤機在手動位時發(fā)生堵煤

1）如果發(fā)生堵煤的給煤機在自動位，則先手動降負荷，將負荷降低到不會觸發(fā)RB的負荷指令后，將該給煤機切除自動，并將給煤機轉(zhuǎn)速指令手動減到最小，保持最低煤量走盡堵煤。

2）如果發(fā)生堵煤的給煤機在手動位，在發(fā)生RB后，及時將堵煤的給煤機直接停運，同時控制磨煤機出口溫度。在RB動作結(jié)束，各工況穩(wěn)定正常后，再在給煤機最低轉(zhuǎn)速下，啟動給煤機走盡堵煤。

1.4 改進建議

一旦某一臺給煤機發(fā)生堵煤（如果沒有堵煤信號，則可用給煤機的指令和反饋偏差大來判斷），則應(yīng)把其先自動強制切至手動位，并讓其指令自動降到零。這樣，機組就會自動觸發(fā)RB，且當這臺給煤機堵煤消失時也不會突然加入大量煤，防止超壓。

RB動作和磨煤機溫度高做一級報警，讓運行人員及時監(jiān)測磨煤機的溫度變化，防止磨煤機超溫爆炸。

2 結(jié)語

RB控制在現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠有著廣泛的應(yīng)用，如果RB功能設(shè)計不當，會導(dǎo)致因輔機跳閘后參數(shù)調(diào)整不當而影響機組穩(wěn)定運行，甚至發(fā)生機組解列事故。因此，完善的RB功能設(shè)計對提高機組運行可靠性具有積極的意義。